[发明专利]一种石墨烯电光调制器及其制备方法

摘要

本发明提出一种石墨烯电光调制器及其制备方法，所述石墨烯电光调制器具有平板电容型结构，包括光学衬底、底层石墨烯、绝缘层和顶层石墨烯，底层石墨烯处于光学衬底上，绝缘层处于底层石墨烯上，顶层石墨烯处于绝缘层上，顶层石墨烯和底层石墨烯通过绝缘层相互绝缘间隔，且顶层石墨烯处于底层石墨烯的上方，外部调制电压施加于底层石墨烯和顶层石墨烯上。本发明的石墨烯电光调制器是不依赖波导结构的、基于石墨烯电光调制技术的主动调Q器件，通过外加周期性电压的振幅变化来改变调制深度，可适应不同激光器参数对光调制深度的需求，将该石墨烯电光调制器插入激光器中可以获得大脉冲能量、重复频率可控的脉冲激光输出，具有广阔的市场前景。

主权项

1.一种石墨烯电光调制器的制备方法，所述石墨烯电光调制器整体具有平板电容型结构，包括光学衬底(1)、底层石墨烯(2)、绝缘层(4)、顶层石墨烯(5)、上金属电极(6)和下金属电极(3)，所述底层石墨烯(2)处于所述光学衬底(1)上，所述绝缘层(4)处于所述底层石墨烯(2)上，所述顶层石墨烯(5)处于所述绝缘层(4)上，所述顶层石墨烯(5)和底层石墨烯(2)通过所述绝缘层(4)相互绝缘间隔，且所述顶层石墨烯(5)处于所述底层石墨烯(2)的上方，所述上金属电极(6)电性连接于所述顶层石墨烯(5)，所述下金属电极(3)电性连接于所述底层石墨烯(2)，所述上金属电极(6)和下金属电极(3)连接外部调制电压，所述下金属电极(3)按照预定电极图案形成于所述底层石墨烯(2)上，所述上金属电极(6)按照预定的电极图案形成于所述顶层石墨烯(5)上，且所述下金属电极(3)的正上方未设置有所述顶层石墨烯(5)，所述上金属电极(6)的正下方未设置有所述底层石墨烯(2)，所述顶层石墨烯(5)和底层石墨烯(2)除电极形成部位之外上下正对设置；其特征在于，所述石墨烯电光调制器的制备方法包括以下步骤：步骤一、将生长有石墨烯层的铜箔上表面旋涂第一光刻胶，待第一光刻胶风干后，将生长在铜箔背面的石墨烯层刻蚀干净，继而裁减两片适当大小的单面附着石墨烯层的铜箔，将其置入可溶解铜箔的刻蚀液中，待铜箔完全溶解后形成两片表面附着第一光刻胶的石墨烯薄膜，将其中一片表面附着第一光刻胶的石墨烯薄膜清洗后转移至光学衬底上，其中石墨烯薄膜接触光学衬底表面，接着对光学衬底进行加热以去除残留水分，之后将其浸入第一光刻胶的溶解溶剂中，将石墨烯薄膜上的第一光刻胶溶解掉，最后进行清洗和风干，得到光学衬底上转移有底层石墨烯的结构；步骤二、在步骤一制得的底层石墨烯表面旋涂第二光刻胶层，并通过曝光、显影去除处于下金属电极正对区域的第二光刻胶，在下金属电极正对区域露出底层石墨烯，然后在整个器件表面蒸镀金属层，所述金属层形成于第二光刻胶层表面和下金属电极正对区域的底层石墨烯表面，接着将整个器件放入第二光刻胶溶解溶剂中，将底层石墨烯上的第二光刻胶层溶解掉，处于第二光刻胶层表面上的金属层一同掉落，从而在底层石墨烯上形成下金属电极；步骤三、在步骤二制得的底层石墨烯和下金属电极表面旋涂第三光刻胶层，并通过曝光、显影去除处于上金属电极正对区域的第三光刻胶，在上金属电极正对区域露出底层石墨烯，然后将上金属电极正对区域露出的底层石墨烯刻蚀掉，接着将整个器件放入第三光刻胶溶解溶剂中，将第三光刻胶层溶解掉；步骤四、在整个器件表面沉积绝缘层，所述绝缘层同时覆盖下金属电极表面、底层石墨烯表面和上金属电极正对区域的光学衬底表面；步骤五、将步骤一制得的另一片表面附着第一光刻胶的石墨烯薄膜清洗后转移至步骤四制得的绝缘层上，其中石墨烯薄膜表面覆盖整个绝缘层，接着将整个器件加热以去除残留水分，然后将其浸入第一光刻胶的溶解溶剂中，将石墨烯薄膜表面的第一光刻胶溶解掉，得到绝缘层上转移有顶层石墨烯的结构；步骤六、在步骤五制得的顶层石墨烯表面旋涂第四光刻胶层，并通过曝光、显影去除处于上金属电极正对区域的第四光刻胶，在上金属电极正对区域露出顶层石墨烯，然后在整个器件表面蒸镀金属层，所述金属层同时形成于第四光刻胶层表面和上金属电极正对区域的顶层石墨烯表面，接着将整个器件放入第四光刻胶溶解溶剂中，将顶层石墨烯上的第四光刻胶层溶解掉，处于第四光刻胶层表面上的金属层一同掉落，从而在顶层石墨烯上形成上金属电极；步骤七、在步骤六制得的顶层石墨烯和上金属电极表面旋涂第五光刻胶层，并通过曝光、显影去除处于下金属电极正上方区域的第五光刻胶，在下金属电极的正上方区域露出顶层石墨烯，然后将下金属电极正上方区域露出的顶层石墨烯刻蚀掉，最后将整个器件放入第五光刻胶溶解溶剂中，将顶层石墨烯和上金属电极表面的第五光刻胶层溶解掉，清洗风干后得到所述石墨烯电光调制器。